임피던스

주파수왿� 허수가 얽혀있는 어려운 문제를 해결한다!
초보자를 위한 임피던스강좌


전자회로를 다루는 엔지니어, 특히 아날로그 회로를 다루 는 엔지니어의 이야기에는‘임피’라는 말이 자주 나온다. 이 것은‘임피던스’를 줄인 단어로, 전자회로나 전자부품, 전자 재료 등의 특성을 나타내는 중요 파라미터이다. 그러나 초보 자는, 임피던스의 개념은 알아도 그 값이나 주파수 변화가 어 떠한 형태로 회로에 반영되는가에 대해서는 정확한 이미지를 떠올릴 수 없을 것이다. 여기서는 용어나 수식뿐만 아니라 주 파수에 의해 다이내믹하게 변화하는 이미지를 보면서 임피던 스를 설명한다. 또 실제 회로소자의 임피던스나 회로도에 없 는 임피던스에 대해 구체적인 예를 들면서 설명한다.

임피던스복습

1. 임피던스란?
(1) 직류회로왿� 교류회로에서 사용할 수 있는 저항을 말한다 그림 1(a)왿� 같이 어떤 회로소자에 신호원에서 직류전압 V 를 인가했을 때 직류전류 I가 흘렀다고 하면 직류저항 R은 V 왿� I의 비로 구할 수 있다.



이것이 전기회로의 기본 중 기본인 옴의 법칙이다.
옴의 법칙은 그림 1(b)왿� 같이 신호원이 교류인 경우에도 사용할 수 있다. 직류회로의 저항에 해당하는 파라미터를 임 피던스 Z로 하며, 저항과 같은 교류전압 v를 교류전류 i로 나 눈 값이 된다. 즉, 임피던스란 직류회로의 저항을 교류회로로 확장한‘교류저항’을 말한다.
(2) 임피던스는 교류신호의 흐름을 방해하는 저항이다! 임피던스(impedance)라는 단어는 impede(방해하다)라는 동사를 명사화한 것으로, ‘교류신호를 방해하는 것’이라는 의 미이다. 단어의 의미로는‘저항’과 큰 차이가 없다. 저항과 콘덴서, 인덕터(코일)의 임피던스 기호왿� 크기를 좌 표축에 나타내면 그림 2왿� 같이 된다.



콘덴서의 임피던스는 용량 C에 반비례한다. 또 인덕터의 임피던스는 인덕턴스 L에 비례한다.

2. 허수 따위는 어렵지 않다!
그림 2에 있는 j란 허수를 나타내는 기호이다. 임피던스에 있어서 전자회로의 초보자를 혼란시키는 최대의 요인은 허수 가 나오는 경우일 것이다. 그러나 허수에 관해 그렇게까지 어 려워할 필요가 없다.
(1) 레지스턴스, 리액턴스란 무엇인가?
실수성분은 저항성분이고 직류회로왿� 같이 레지스턴스 (resistance)라 부른다. 레지스턴스는 resist(저항하다)라는 동사를 명사화한 것이다. 허수성분은 리액턴스(reactance)라 불리는데, 이것은 react(반동하다)라는 동사를 명사화한 것이 다. 리액턴스를 나타낼 때에는 일반적으로 X라는 기호를 사 용한다. 단위는 Ω이다.
콘덴서나 인덕터는 전기 에너지를 축적하는 기능이 있다. 전기회로에서는 이러한 소자에 축적된 에너지의 방출, 즉 에 너지의 반동을 이용하고 있어 이렇게 부르게 되었다.
(2) 리액턴스 성분은 전압-전류간 위상을 나타내고 있다 그림 3을 보기 바란다.
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